Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung einer Stoffmenge, welche durch den Betrieb einer Funktionseinheit eines Nutzfahrzeugs emittiert wird.

Ein wesentliches Kriterium bei Nutzfahrzeugen sind Emissionen spezifischer Stoffe während des Betriebs ihres Verbrennungsmotors. Dabei ist es von Interesse, Mengen oder Konzentrationen dieser emittierten Stoffe zuverlässig messen und/oder überprüfen zu können.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine durch den Betrieb einer Funktionseinheit eines Nutzfahrzeugs emittierte Stoffmenge mit geringem technischen Aufwand überprüfen zu können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Mittels des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 wird eine Stoffmenge ermittelt, welche durch den Betrieb einer Funktionseinheit eines Nutzfahrzeugs emittiert wird. Dabei werden von dem zu untersuchenden Stoff bzw. der zu ermittelnden Stoffmenge unabhängig generierte Signale einer Signalquelle als Eingangsdaten an eine Datenverarbeitungsvorrichtung gesendet. Die Datenverarbeitungsvorrichtung dient zur Ermittlung der emittierten Stoffmenge, insbesondere mittels geeigneter Algorithmen, z.B. einer künstlichen Intelligenz. Die Signalquelle dient der Bereitstellung von Signalen, welche unabhängig von der Stoffmenge generiert sind. Diese Signale repräsentieren also keine Stoffmenge, bilden jedoch Eingangs daten für die Datenverarbeitungsvorrichtung. Letztere wiederum verarbeitet die Eingangsdaten zu Ausgangsdaten, welche die emittierte Stoffmenge repräsentieren. Somit kann durch eine Kombination von beispielsweise am Nutzfahrzeug ohnehin verfüg baren Signalen (z.B. Sensorik, Steuereinheit) mit der Daten verarbeitungsvorrichtung der jeweils emittierte Stoff tech nisch einfach und kostengünstig hinsichtlich seiner Menge er mittelt werden.

Die Ausgangsdaten der Datenverarbeitungsvorrichtung werden - ggf. in einer weiter verarbeiteten Form - als Transferdaten in eine Speichereinheit eines digitalen verteilten Registers (distributed ledger) transferiert. Das Register ermöglicht eine Dokumentation sämtlicher Datentransaktionen. Somit ist die Voraussetzung geschaffen, dass die emittierte Stoffmenge einerseits zuverlässig dokumentiert ist und andererseits bei Bedarf eindeutig überprüfbar ist. Hierdurch kann die Funkti onseinheit jederzeit zuverlässig dahingehend überprüft werden, ob sie innerhalb eines (z.B. technisch und/oder gesetzgebe risch) definierten Rahmens arbeitet.

Die Speichereinheit kann als ein definierter Speicherort und/oder als eine Art Datenbank innerhalb des Registers ausge bildet sein.

Die Verteilungseigenschaft des Registers ermöglicht es, dass Dritte die Funktionseinheit hinsichtlich ihrer emittierten Stoffmenge jederzeit (z.B. in Echtzeit oder auch nachträglich) zuverlässig überprüfen können. Somit kann das Register als eine Art Datennetzwerk dienen.

Die Verteilungseigenschaft des Registers beinhaltet vorzugs weise eine personenmäßige Beschränkung der Teilnehmer am Re gister (permissioned distributed ledger). Somit können nur be rechtigte Dritte (z.B. mit einer entsprechenden Zugriffsbe rechtigung) Datentransaktionen durchführen und/oder die Funk tionseinheit hinsichtlich ihrer emittierten Stoffmenge über prüfen. Diese Dritte sind beispielsweise der Nutzer oder Her steller der Funktionseinheit, Kooperationspartner oder Zulie ferer des Herstellers oder gesetzgeberisch vorgesehene Insti tutionen (z.B. technische Prüfbehörde). Das Register dient dann als eine Art privates Datennetzwerk mit einem beschränk ten Teilnehmerkreis.

Die Teilnehmer des Registers bzw. ihre mit dem Register kommu nizierenden technischen Einheiten oder Module verfügen vor zugsweise über ein entsprechendes digitales Zertifikat, um sich als autorisierte Register-Teilnehmer auszuweisen.

Insgesamt kann eine emittierte Stoffmenge der Funktionseinheit unter Anwendung der vorbeschriebenen Maßnahmen mit geringem technischen Aufwand ermittelt und überprüft werden.

Für die Generierung und Bereitstellung der stoffmengenunabhän gigen Signale ist vorzugsweise mindestens ein Sensor, eine Kombination mehrerer Sensoren oder eine Steuereinheit vorgese hen. Diese Signalquellen haben den Vorteil, dass sie in vielen Fällen ohne zusätzlichen Aufwand bereits routinemäßig am Nutz fahrzeug zur Verfügung stehen. Dabei kann die Steuereinheit auch Signale eines Steuer- und/oder Datenbusses (z.B. CAN, ISO) empfangen und als stoffmengenunabhängige Signale bereit stellen. Auch aus einem Kennlinienfeld abgeleitete Sensorsig nale können über die Steuereinheit bereitgestellt werden. In anderen Fällen kann der Sensor oder die Sensorik Bestandteil einer Einheit außerhalb des Nutzfahrzeugs sein, z.B. Satellit, Drohne, Wetterstation. Deren Signale bzw. Daten können dann zunächst einer Steuereinheit zugeführt werden oder als Ein gangsdaten direkt an die Datenverarbeitungsvorrichtung gesen det werden. Als Eingangsdaten können auch Daten eines Daten netzwerkes (z.B. Internet) verwendet werden. Letztere Daten können ggf. zunächst einer Steuereinheit zugeführt werden, welche dann die relevanten Daten als Eingangsdaten an die Da tenverarbeitungseinheit sendet.

Als ermittelte Stoffmenge sind unterschiedliche Emissions stoffe denkbar, die jeweils hinsichtlich ihrer emittierten Menge (z.B. Konzentration, Anzahl der Partikel, Partikelstrom, Volumenstrom) untersucht bzw. geprüft werden. Die spezifische Stoffmenge kann unabhängig von ihrem Aggregatzustand (fest, flüssig, gasförmig) untersucht bzw. ermittelt werden. Auch einzelne Stoffe mit gleichzeitig mehreren Aggregatzuständen sind von einer entsprechend ausgebildeten Datenverarbeitungs vorrichtung hinsichtlich ihrer Menge überprüfbar.

Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann zur Untersuchung eines einzigen Stoffes und folglich zur Ermittlung einer einzigen spezifischen Stoffmenge ausgebildet sein. Alternativ ist die Datenverarbeitungsvorrichtung derart ausgebildet, dass sie zur Untersuchung mehrerer unterschiedlicher spezifischer Stoffe geeignet ist. Bei dem Nutzfahrzeug handelt es sich insbesondere um ein land wirtschaftliches Nutzfahrzeug, z.B. Traktor bzw. Schlepper. Weitere Beispiele sind forstwirtschaftliche Nutzfahrzeuge und Baumaschinen .

Vorzugsweise enthält die Datenverarbeitungsvorrichtung mindes tens ein neuronales Netzwerk als ein eingelerntes Modell zur Verarbeitung der Eingangsdaten. Unter Anwendung des mindestens einen neuronalen Netzwerkes werden in der Datenverarbeitungs vorrichtung Ausgangsdaten generiert, welche die emittierte Stoffmenge repräsentieren. Der Einsatz der Datenverarbeitungs vorrichtung mit dem mindestens einen neuronalen Netzwerk er möglicht es, dass Eingangsdaten einerseits zuverlässig mit ho her Genauigkeit und andererseits mit geringem technischen Auf wand verarbeitet werden können. Eine derartige künstliche In telligenz benötigt lediglich eine spezifische Definitionsphase und eine spezifische Lernphase (Trainingsphase), bis sie hin reichend genaue Ausgangsdaten für eine korrekte Ermittlung der Stoffmenge liefert. Nach Abschluss dieser Definitions- und Lernphase ist diese künstliche Intelligenz als softwarebasier tes, insbesondere algorithmenbasiertes Modell dazu geeignet, als technisches Modell und somit als Ersatz für eine technisch aufwändige und entsprechend kostenintensive Sensorik im Nutz fahrzeug eingesetzt zu werden.

Somit kann beispielsweise eine kostenaufwändige Sensorik zur Ermittlung einer emittierten Stickoxid-Konzentration (NOx) vermieden werden. Vielmehr kann durch eine Kombination von am Nutzfahrzeug ohnehin verfügbarer Signale (z.B. Sensorik, Steu ereinheit, CAN-Bus, ISO-Bus) mit dem mindestens einen neurona len Netzwerk der jeweils emittierte Stoff technisch einfach und kostengünstig hinsichtlich seiner Menge ermittelt werden. Hierbei wird in der Definitions- und Lernphase das jeweilige neuronale Netzwerk bzw. Modell vorzugsweise mit Hilfe eben solcher ohnehin am Nutzfahrzeug verfügbarer Signale einge lernt. Im Betrieb der Funktionseinheit kann dann die Datenver arbeitungsvorrichtung bzw. dessen mindestens eine neuronale Netzwerk als eine eingelernte, virtuelle Sensorik verwendet werden, um technisch zuverlässig und kostengünstig die betref fende Stoffmenge zu ermitteln.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden in das Register weitere Transferdaten transferiert, nämlich die bereits er wähnten von der Stoffmenge unabhängig generierten Signale. Vorzugsweise werden diese Signale bzw. Daten - ggf. in einer weiter verarbeiteten Form - in eine von der Speichereinheit der Ausgangsdaten separate Speichereinheit des Registers transferiert. Eine Speicherung dieser Daten in dem verteilten Register ermöglicht bei Bedarf und entsprechender Berechtigung einen Zugriff auf diese Daten. So kann beispielsweise die Plausibilität der emittierten Stoffmenge anhand dieser gespei cherten Signale bzw. Eingangsdaten mit geringem technischen Aufwand verifiziert werden.

Ausgehend von den generierten Signalen der Signalquelle und/o der Ausgangsdaten - allgemein Grunddaten - können auch Pro zessdaten generiert werden, welche einzelnen Grunddaten zuge ordnet und ebenfalls als Transferdaten in eine Speichereinheit des Registers transferiert werden. Diese Prozessdaten können beispielsweise einen Herkunftsnachweis der Grunddaten und/oder einen Zeitstempel der Grunddaten enthalten. Vorzugsweise wer den die Prozessdaten gemeinsam mit den jeweiligen Grunddaten in die entsprechende Speichereinheit des Registers transfe riert. Die Prozessdaten können hierdurch die Authentizität der Grunddaten unterstützen. Eine Überprüfung der Echtheit der Grunddaten ist datentechnisch noch einfacher möglich.

Vorzugsweise werden Transferdaten in einer entsprechenden Speichereinheit des Registers unveränderbar gespeichert. Die Transferdaten können vorgenannte Grunddaten und/oder Prozess daten beinhalten. Dies unterstützt eine manipulationssichere Bereitstellung des Dateninhalts der jeweiligen Speicherein heit.

Die Manipulationssicherheit der in das Register abzuspeichern den Transferdaten wird weiter unterstützt, indem diese Daten vorzugsweise verschlüsselt gespeichert werden. Eine starke Verschlüsselung kann beispielsweise in Form von Hash-geschütz- ten Datenblöcken erfolgen.

Die die emittierte Stoffmenge repräsentierenden Ausgangsdaten werden vorzugsweise in einer der Datenverarbeitungsvorrichtung nachgeschalteten Verarbeitungsstufe verschlüsselt, bevor sie als verschlüsselte Daten an das Register transferiert werden. Die Verarbeitungsstufe kann am Nutzfahrzeug angeordnet sein o- der sich im Einflussbereich des Herstellers der Funktionsein heit bzw. des Nutzfahrzeugs befinden. Für die Verschlüsselung weist die Verarbeitungsstufe einen geeigneten digitalen Schlüssel auf. Weiterhin verfügt die Verarbeitungsstufe vor zugsweise über ein digitales Zertifikat, welches sie berech tigt, an dem Register bzw. dem Datennetzwerk teilzunehmen.

Die von der Stoffmenge unabhängig generierten Signale können in einer Steuereinheit verschlüsselt werden, welche sich vor zugsweise am Nutzfahrzeug befindet. Für die Verschlüsselung weist die Steuereinheit einen geeigneten digitalen Schlüssel auf. Weiterhin verfügt diese Steuereinheit vorzugsweise über ein digitales Zertifikat, welches sie berechtigt, an dem Re gister bzw. dem Datennetzwerk teilzunehmen.

Die verschlüsselten Daten werden vorzugsweise mittels einer (oder mehrerer) geeigneter Datenschnittstellen (gateway) an das Register transferiert. Abhängig von der jeweiligen Daten kategorie (z.B. von der emittierten Stoffmenge unabhängig ge nerierte Signale, Ausgangsdaten, Prozessdaten) ist es tech nisch vorteilhaft, eine am Nutzfahrzeug angeordnete Schnitt stelle zu verwenden. Hierdurch können standardmäßig vorhandene Schnittstellen genutzt werden, welche eine Datenverbindung (z.B. Telekommunikations-Infrastruktur, Mobilfunk) zwischen der Steuereinheit und dem Register ermöglichen. Der technische Aufwand zur Bereitstellung einer geeigneten Schnittstelle kann entsprechend niedrig gehalten werden.

Vorzugsweise ist die Handhabung des verteilten Registers der art geregelt, dass in Abhängigkeit von einer Berechtigung für einen (Lese-)Zugriff auf den Dateninhalt einzelner oder sämt licher Speichereinheit(en) oder auf eine Kopie dieses Datenin halts zugegriffen werden kann. Hierdurch kann ein berechtigter Dritter, beispielsweise der Hersteller oder Nutzer der Funkti onseinheit oder eine Institution (z.B. TÜV, Prüfbehörde) mit geringem technischen Aufwand die Arbeitsweise der Funktions einheit überprüfen, sei es beispielsweise Stichprobenhaft oder über einen definierten Arbeitszeitraum der Funktionseinheit. Die Zugriffsberechtigung beschränkt den Personenkreis auf of fiziell Berechtigte, die sich mit dem als ein privates Netz werk fungierendes Register verbinden dürfen. Der Zugriff auf den jeweiligen Dateninhalt oder auf eine Kopie dieses Dateninhalts durch berechtigte Personen kann mittels eines Datennetzwerkes (z.B. Internet) erfolgen.

Vorzugsweise wird zur Durchführung des Verfahrens eine Block- chain-Technologie verwendet. Hierdurch lassen sich gewünschte Eigenschaften wie Echtheit oder Manipulationssicherheit der gespeicherten Daten besonders zuverlässig realisieren. Insbe sondere handelt es sich um ein privates Datennetzwerk (private blockchain) mit einem durch geeignete Zugriffsregelungen defi niert beschränkten und autorisierten Teilnehmerkreis. Einzelne Teilnehmer können auch hinsichtlich des Datenumfangs unter schiedliche Datentransfer- und/oder Datenzugriffsberechtigun gen haben. Die Technologie unter dem Begriff Blockchain ist allgemein bekannt (z.B. Blockchain for dummies, Manav Gupta, 2017, ISBN: 978-1-119-37123-6).

Bevorzugt untersuchte Stoffe hinsichtlich ihrer emittierten Stoffmenge sind verschiedene Stickoxide NOx wie NO und N02, Kohlendioxid (C02), Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (CmHn). Diese Stoffe sind beispielsweise bei dem Betrieb eines Verbrennungsmotors als Funktionseinheit relevant.

Weitere zu ermittelnde Stoffe können Ammonium (NH4) und die chemischen Elemente N, P, K sein, wobei diese Elemente in ele mentarer Form oder in gebundener Form ermittelt werden können, beispielsweise Stickstoffverbindungen, Nitrat (N03), Phosphat (P205), Kalium (K20). Diese Stoffe sind beispielsweise bei dem Ausbringen von organischem Düngemittel bzw. Gülle relevant, vorzugsweise während des Betriebs einer Befüll- oder Ausbrin gungseinrichtung eines Gülle-Anhängers. Auch die Nitratkonzentration im Erdreich (z.B. eines Ackers o- der einer Wiese) kann als eine emittierte Stoffmenge ermittelt werden. Hierbei wird die Nitratmenge bzw. Nitratkonzentration durch Ausbringen von Gülle bzw. Stickstoff in das Erdreich und nachfolgende Umwandlung im Erdreich indirekt emittiert.

Das Verfahren kann auf unterschiedliche Funktionseinheiten an gewendet werden, welche eine zu untersuchende bzw. zu ermit telnde Stoffmenge emittieren. Insbesondere sind als Funktions einheit ein Verbrennungsmotor oder ein Abgas-Nachbehandlungs system des Nutzfahrzeugs denkbar. Weiterhin sind auch Anbauge räte oder Teileinheiten davon als Funktionseinheit des Nutz fahrzeugs denkbar, da sie eine Funktion beim Arbeitseinsatz des Nutzfahrzeugs durchführen. Beispielsweise handelt es sich hierbei um eine Befüll- oder Ausbringungseinrichtung (z.B. Düse, Ventil, Leitung) für Gülle, vorzugsweise an einem Gülle- Anhänger. In allen Fällen kann bei Anwendung des erfindungsge mäßen Verfahrens eine technisch aufwändige und entsprechend kostenintensive Sensorik und Messvorrichtung vermieden werden.

Vorzugsweise repräsentieren Signale der jeweiligen Signal quelle einen oder mehrere Parameter der Funktionseinheit. Ins besondere wird mit den Signalen ein aktueller Zustand bzw. Ist-Zustand der Funktionseinheit bezüglich eines Parameters abgebildet. Somit kann die Datenverarbeitungsvorrichtung kon tinuierlich einen aktuellen Zustand der Funktionseinheit be rücksichtigen .

Einerseits sind die Signale der Parameter unabhängig von einer direkten Ermittlung einer Stoffmenge und stehen gleichzeitig in einem Zusammenhang mit dem aktuellen Zustand und aktuellen Eigenschaften der Funktionseinheit. Andererseits stehen diese Parameter in vielen Fällen routinemäßig, insbesondere durch herkömmliche Sensorik, am Nutzfahrzeug zur Verfügung. Somit bleibt der technische Aufwand für die Bereitstellung stoffmen genunabhängiger Signale zur Ermittlung der Stoffmenge gering.

Geeignete Signale als Eingangsdaten für die Datenverarbei tungsvorrichtung sind beispielsweise Parameterwerte mindestens eines der folgenden Parameter: eine Abgastemperatur der Ver brennungsgase eines Verbrennungsmotors des Nutzfahrzeugs, ein Drehmoment des Verbrennungsmotors, eine Drehzahl des Verbren nungsmotors. Weitere Parameter können Umgebungsbedingungen (z.B. Temperatur, äußerer Luftdruck) der Funktionseinheit oder andere technische Parameter an der Funktionseinheit sein.

Die vorgenannten Parameter sind insbesondere im Falle eines Verbrennungsmotors oder eines Abgas-Nachbehandlungssystems als Funktionseinheit geeignet.

Im Falle einer Befüll- oder Ausbringungseinrichtung für Gülle (z.B. an einem Gülle-Anhänger angeordnet) als Funktionseinheit können als Parameter vorzugsweise die Güllezusammensetzung be einflussende Größen (z.B. die Tierart, das Futter der Tiere, Art und/oder Dauer der Lagerung der Gülle) herangezogen wer den.

Im Falle einer Nitratkonzentration des Erdreiches als zu er mittelnde Stoffmenge kommen abgesehen von den vorgenannten Pa rametern im Zusammenhang mit der Befüll- oder Ausbringungsein richtung für Gülle als Funktionseinheit beispielsweise fol gende Parameter in Betracht: verschiedene Wetterbedingungen, Sonneneinstrahlung, Oberflächenbeschaffenheit des betroffenen Ackers. Vorzugsweise werden Eingangsdaten in Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen Signalen einer Signalquelle und mindestens einem vordefinierten Referenzwert an die Datenverarbeitungs vorrichtung gesendet. Hierdurch ist es möglich, dass Eingangs daten nur in Abhängigkeit eines bestimmten Vergleichsergebnis ses gesendet werden. Somit kann ein geeigneter Vergleich steu ern, dass eine untersuchte Stoffmenge nicht kontinuierlich, sondern nur bei spezifisch festgestellten Bedingungen ermit telt wird, nämlich nur dann, wenn die Ermittlung notwendig er scheint. Dies reduziert vorteilhaft die Anzahl der Datentrans aktionen und die benötigte Rechenkapazität. Je nach verwende ter Datenübertragungsmittel wirkt diese Reduzierung auch kos tensparend .

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der vordefinierte Re ferenzwert als ein Kalibrierwert wirksam, der einen Kalibrier zustand der Funktionseinheit repräsentiert. Dieser Kalibrier zustand kann dann mit einem aktuellen Ist-Zustand der Funkti onseinheit verglichen werden, der mittels Signale der Signal quelle repräsentiert wird. Beispielsweise ist der Kalibrierzu stand eines Verbrennungsmotors durch Referenzwerte, insbeson dere nicht zu überschreitende Maximalwerte, vordefiniert, wel che in einer Testphase bzw. während einer Homologation des Verbrennungsmotors gewonnen wurden. Diese Referenzwerte bezie hen sich beispielsweise auf ein maximales Drehmoment des Ver brennungsmotors, eine maximale Drehzahl des Verbrennungsmotors oder eine maximale Abgastemperatur der Verbrennungsgase des Motors. Ein Vergleich zwischen dem Kalibierzustand und dem Ist-Zustand ist deshalb als Vorprüfung für eine effiziente Entscheidung geeignet, ob eine emittierte Stoffmenge überhaupt ermittelt werden muss. Insbesondere werden Eingangsdaten an die Datenverarbeitungs vorrichtung nur dann gesendet, wenn der Wert des Signals der Signalquelle (z.B. ein gemessenes Drehmoment des Verbrennungs motors) größer ist als der vordefinierte Referenzwert (z.B. ein während der Homologation des Verbrennungsmotors festgeleg tes maximales Drehmoment). Somit würde im Sinne einer Daten sparsamkeit nur dann eine emittierte Stoffmenge ermittelt wer den, wenn ein Anhaltspunkt für eine potentiell zu hohe Stoff menge vorliegt.

Vorzugsweise dient das Verfahren dazu, die emittierte Stoff menge dahingehend zu überprüfen, ob sie einen vorbestimmten Grenzwert einhält. Dies kann beispielsweise ein vom Hersteller der Funktionseinheit oder gesetzgeberisch festgelegter Höchst wert sein, der einzuhalten ist bzw. der nicht überschritten werden darf. Zu diesem Zweck können die Ausgangsdaten der Da tenverarbeitungsvorrichtung beispielsweise einem entsprechen den Vergleichsalgorithmus in der bereits erwähnten nachge schalteten Verarbeitungsstufe zugeführt werden. Für den Fall, dass die Verarbeitungsstufe dem Einflussbereich des Herstel lers der Funktionseinheit zugeordnet ist, kann dieser die Ein haltung des Grenzwertes technisch einfach überprüfen. Mittels eines Zugriffes auf das Register bzw. auf die dort gespeicher ten Daten/Datentransaktionen können berechtigte Personen aber auch ohne die Verarbeitungsstufe überprüfen, ob die emittierte Stoffmenge einen vorbestimmten Grenzwert einhält.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeich nungen näher erläutert. Dabei sind hinsichtlich ihrer Funktion übereinstimmende bzw. vergleichbare Bauteile mit denselben Be zugszeichen gekennzeichnet. Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer schematisch dargestellten Anordnung zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer schematisch dargestellten Anordnung zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer schematisch dargestellten Anordnung zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 4 die Anordnung gemäß Fig. 1 kombiniert mit einer schematisch dargestellten Datenarchitektur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung 10 mit mehreren Bestandteilen zur Ermittlung einer Stoffmenge Em, welche durch den Betrieb einer Funktionseinheit 12, 14 eines Nutzfahrzeugs 15, insbesondere eines Traktors, emittiert wird. In Fig. 1 und Fig. 2 handelt es sich bei der Funktionseinheit 12 um einen Verbrennungsmotor des Nutzfahrzeugs, während bei der Ausführungsform gemäß Fig.

3 die Funktionseinheit 14 als eine lediglich schematisch dar gestellte Ausbringungseinrichtung für Gülle ausgebildet ist. Diese Ausbringungseinrichtung 14 ist Bestandteil eines Gülle- Anhängers 16, der von dem Nutzfahrzeug 15 im Betriebseinsatz gezogen wird. Die Anordnung 10 kann teilweise oder vollständig als Bestandteil des Nutzfahrzeugs 15 ausgebildet sein.

Gemäß Fig. 1 erfasst eine Sensorik 18 aktuelle Werte von Para metern des Verbrennungsmotors 12, beispielsweise eine Abgas temperatur T, ein Drehmoment M und eine Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 12. Die Sensorik 18 ist hier der Einfach heit halber als Überbegriff für die einzelnen erforderlichen Sensoren zur Erfassung der Parameter genannt. Die mittels der Sensorik 18 von der zu ermittelnden Stoffmenge Em unabhängig generierten Sensorsignale S_sen werden einer Steuereinheit 20 zugeführt. Die Steuereinheit 20 enthält vorzugsweise die für eine Signal- bzw. Datenverarbeitung erforderlichen Funktiona litäten wie etwa Lese- und/oder Schreibeinheit, Speicherein heit, Prozessor. Darüber hinaus werden der Steuereinheit 20 auch Signale bzw. Daten eines Daten- und/oder Steuerbusses 22 zugeführt. Dieser Bus 22 ist vorzugsweise fahrzeugseitig vor handen, z.B. ein CAN-Bus.

Die Steuereinheit 20 sendet empfangene Signale bzw. Daten der Sensorik 18 und des Busses 22 ggf. in einer verarbeiteten Form als Eingangsdaten D_ein an einen Eingang 24 einer Datenverar beitungsvorrichtung 26.

Alternativ können die Sensorsignale S_sen auch direkt ohne Zwischenschaltung der Steuereinheit 20 an die Datenverarbei tungsvorrichtung 26 gesendet werden.

Die Datenverarbeitungsvorrichtung 26 enthält mindestens ein neuronales Netzwerk NN, welches als ein eingelerntes, soft warebasiertes Modell zur Verarbeitung der Eingangsdaten D_ein ausgebildet ist. Das mindestens eine neuronale Netzwerk NN bildet gewissermaßen eine virtuelle Sensorik, welche eine di rekte Messung der emittierten Stoffmenge Em ersetzt.

In der Datenverarbeitungsvorrichtung 26 werden unter Anwendung des mindestens einen neuronalen Netzwerkes NN Ausgangsdaten D_aus generiert, welche an einem Ausgang 28 der Datenverarbeitungsvorrichtung 26 anstehen und die emittierte Stoffmenge Em repräsentieren.

Die Ausgangsdaten D_aus werden einer Verarbeitungsstufe 30 zu geführt, in der die Ausgangsdaten D_aus ggf. in einer weiter verarbeiteten Datenform mit einem vorbestimmten Grenzwert W_gr verglichen werden. Der Vergleich dient einer Überprüfung, ob mit dem Wert der Ausgangsdaten D_aus - und folglich mit dem Wert der rechnerisch ermittelten Stoffmenge Em - der vorbe stimmte Grenzwert W_gr eingehalten, insbesondere nicht über schritten wird. In der Verarbeitungsstufe 30 können auch von dem Vergleichsergebnis abhängige Informationen für Benutzer der Funktionseinheit 12 oder für Dritte generiert und ausgege ben werden. Weiterhin können in der Verarbeitungsstufe 30 Maß nahmen veranlasst werden, beispielsweise durch Ausgabe ent sprechender Steuersignale.

Die Datenverarbeitungsvorrichtung 26 ist vorzugsweise außer halb des Nutzfahrzeugs 15 und im Einflussbereich des Herstel lers angeordnet, welcher die Funktionseinheit 12 und/oder das Nutzfahrzeug 15 produziert.

Die Verarbeitungsstufe 30 ist vorzugsweise ebenfalls außerhalb des Nutzfahrzeugs 15 und im Einflussbereich des Herstellers angeordnet, welcher die Funktionseinheit 12 und/oder das Nutz fahrzeug 15 produziert.

Die Anordnung gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausfüh rungsform gemäß Fig. 1 im Wesentlichen dadurch, dass in der Steuereinheit 20 Signale S_sen der Sensorik 18 während eines Vergleichsschrittes S1 mit einem vordefinierten Referenzwert W_ref verglichen werden. Eingangsdaten D_ein werden in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses in dem Vergleichs schritt S1 an die Datenverarbeitungsvorrichtung 26 gesendet.

In dem Ausführungsbeispiel entspricht der Referenzwert W_ref einem Kalibrierwert W_kal, welcher einen Kalibrierzustand des Verbrennungsmotors 12 repräsentiert. Der Kalibrierzustand ist mittels einer Testphase bzw. einer Homologation des Verbren nungsmotors 12 definiert worden. Mit anderen Worten ist hier durch ein zulässiger Arbeitsbereich für den Verbrennungsmotor 12 definiert worden. Der Kalibrierwert W_kal entspricht des halb beispielsweise einer maximal zulässigen Abgastemperatur T_max, einem maximal zulässigen Drehmoment M_max oder einer maximal zulässigen Drehzahl n_max des Verbrennungsmotors 12.

Signale S_sen der Sensorik 18 repräsentieren einen erfassten Ist-Zustand des Verbrennungsmotors 12, da die Sensorik 18 ak tuelle Werte einzelner Parameter des Verbrennungsmotors 12, z.B. die aktuelle Abgastemperatur T, das aktuelle Drehmoment M und/oder die aktuelle Motordrehzahl n erfasst.

Somit wird in dem Vergleichsschritt S1 der Kalibrierzustand des Verbrennungsmotors 12 mit seinem Ist-Zustand bezüglich ausgewählter Parameter verglichen. Ergibt der Vergleich, dass der aktuelle Wert des ausgewählten Parameters den vordefinier ten Referenzwert W_ref bzw. den Kalibrierwert W_kal nicht überschreitet (das bedeutet S_sen < W_ref), entscheidet die Steuereinheit 20, keine Eingangsdaten D_ein an die Datenerar beitungsvorrichtung 26 zu senden. Ergibt der Vergleich hinge gen, dass der aktuelle Wert des betrachteten Parameters den vordefinierten Referenzwert W_ref bzw. den Kalibrierwert W_kal überschreitet (das bedeutet S_sen > W_ref), veranlasst die Steuereinheit 20, Eingangsdaten D_ein an die Datenerarbeitungsvorrichtung 26 zu senden. Zu diesem Zweck kann dem JA-Ausgang des Vergleichsschrittes S1 der Binärwert J = 1 zugeordnet sein, welcher durch seine Verarbeitung in einem UND-Operator AND die Steuereinheit 20 veranlasst, die Ein gangsdaten D_ein abzusenden.

Somit werden mittels des Vergleichsschrittes S1 Eingangsdaten D_ein nur dann an die Datenverarbeitungsvorrichtung 26 gesen det, wenn ein Betrieb des Verbrennungsmotors 12 außerhalb sei nes Kalibrierzustandes festgestellt worden ist. Nur dann könnte eine zu hohe emittierte Stoffmenge Em entstehen, welche deshalb mittels der Datenverarbeitungsvorrichtung 26 berechnet wird. Der Vergleichsschritt S1 vermeidet deshalb unnötige Da tentransaktionen, wenn der Verbrennungsmotor 12 innerhalb sei nes vordefinierten Kalibrierzustandes arbeitet.

Bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ermittelt die Anordnung 10 eine emittierte Stoffmenge Em mindestens ei nes der Stoffe NO, N02, C02, CO, CmHn. Diese Stoffe sind im Zusammenhang mit einem Betrieb des Verbrennungsmotors 12 von Interesse .

Im Gegensatz dazu ermittelt die Anordnung 10 gemäß Fig. 3 eine emittierte Stoffmenge Em im Zusammenhang mit der Ausbringung von Gülle auf eine landwirtschaftliche Fläche. Beispielsweise wird hierbei die Stoffmenge Em mindestens eines der Stoffe Am monium (NH4), Phosphat (P205), Kalium (K20), Stickstoff (N), Nitrat (N03) ermittelt.

Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 werden Signale unab hängig von der zu ermittelnden Stoffmenge Em generiert und in der Steuereinheit 20 in ggf. verarbeiteter Form bereitgestellt, um danach als Eingangsdaten D_ein an die Da tenverarbeitungsvorrichtung 26 gesendet zu werden. Entspre chend dem Anwendungszweck in Fig. 3 ist das neuronale Netzwerk NN spezifisch darauf eingelernt, als virtuelle Sensorik einen durch ausgebrachte Gülle emittierten Stoff (z.B. NH4, P205, K20, N, N03) hinsichtlich der emittierten Menge zu berechnen bzw. zu ermitteln.

Die von der Steuereinheit 20 bereitgestellten Signale basieren auf Sensorsignale S_sen und/oder auf Signale bzw. Daten eines Datennetzwerkes 32 (z.B. Internet). Letzteres kann beispiels weise dazu dienen, dass ein Landwirt bzw. Benutzer eine die Güllezusammensetzung beeinflussende Größe G_g als Parameter an die Steuereinheit 20 übermittelt. Diese Größe G_g kann auch automatisch als Daten aus einer Datenbank oder als Sensorsig nale über das Datennetzwerk 32 an die Steuereinheit 20 über mittelt werden.

Bei der die Güllezusammensetzung beeinflussenden Größe G_g handelt es sich vorzugsweise um eine die Gülle erzeugende Tierart, das Futter der Tiere oder auch die Art und/oder Dauer der Lagerung der Gülle.

Im Falle einer Nitratkonzentration im Erdreich 34 als zu er mittelnde Stoffmenge Em kommen abgesehen von der/den vorge nannten Größe(n) G_g als Parameter beispielsweise folgende Pa rameter in Betracht: Wetterbedingungen, Sonneneinstrahlung, Oberflächenbeschaffenheit des betroffenen Ackers 36. Die Werte dieser Parameter werden vorzugsweise mittels einer geeigneten Sensorik 18' erfasst. Diese Sensorik 18' enthält mindestens einen Sensor und kann zumindest teilweise Bestandteil einer o- der mehrerer Einheit(en) außerhalb des betriebenen Nutzfahrzeugs 15 sein, z.B. Satellit, Drohne, Wetterstation. Deren Signale bzw. Daten S_sen werden dann der Steuereinheit 20 zugeführt.

Die Nitratkonzentration im Erdreich 34 kann ebenfalls als eine emittierte Stoffmenge Em ermittelt werden. Hierbei wird die Nitratmenge bzw. -konzentration durch Ausbringen von Gülle bzw. Stickstoff in das Erdreich 34 und nachfolgende Umwandlung im Erdreich 34 indirekt emittiert.

In Fig. 3 werden die die jeweils emittierte Stoffmenge Em re präsentierenden Ausgangsdaten D_aus der Datenverarbeitungsvor richtung 26 wiederum einer Verarbeitungsstufe 30 zugeführt. Hinsichtlich der Funktion der Verarbeitungsstufe 30 in Fig. 3 wird auf die Erläuterungen zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwiesen .

In Fig. 4 ist die Anordnung 10 mit einer Datenarchitektur 38 kombiniert. Dabei entspricht die Anordnung 10 der Ausführungs form gemäß Fig. 1. Selbstverständlich können aber auch andere Ausführungsformen der Anordnung 10 mit der Datenarchitektur 38 kombiniert werden.

Mittels der Datenarchitektur 38 erfolgt eine Aufzeichnung bzw. Dokumentation der emittierten Stoffmenge Em und deren bedarfs weise Überprüfung durch berechtigte bzw. autorisierte Personen. Zu diesem Zweck werden die Ausgangsdaten D_aus als Transferdaten TD in eine Speichereinheit S1 eines digitalen verteilten Regis ters 40 transferiert. Ebenso werden die Signale S_sen als Trans ferdaten TD in eine Speichereinheit S2 des Registers 40 trans feriert . Parallel zu den Ausgangsdaten D_aus und Signalen S_sen, welche gemeinsam als Grunddaten bezeichnet werden können, werden Pro zessdaten D_pl und D_p2 generiert. Diese können spezifische Informationen wie z.B. Zeitstempel der Grunddaten, Herkunft der Grunddaten, Identifikation der Steuereinheit 20, der Verarbei tungsstufe 30 oder einer anderen technischen Einheit, Merkmale der Funktionseinheit 12, 14, Merkmale der Sensorik 18, 18' oder weitere Merkmale bezüglich des aktuellen Arbeitsprozesses der Funktionseinheit 12, 14 beinhalten. Die Prozessdaten D_pl wer den vorzugsweise in der Verarbeitungsstufe 30 generiert, wäh rend die Prozessdaten D_p2 vorzugsweise in der Steuereinheit 20 generiert werden. Die Prozessdaten D_pl und D_p2 werden den jeweiligen Grunddaten zugeordnet und als Transferdaten TD in die entsprechende Speichereinheit S1 bzw. S2 transferiert.

Sämtliche Transferdaten TD, also Grunddaten S_sen, D_aus sowie Prozessdaten D_pl, D_p2 werden im Register 40 unveränderbar und verschlüsselt gespeichert. Für die Verschlüsselung der Trans ferdaten TD verfügt die Verarbeitungsstufe 30 über einen digi talen Schlüssel krl und die Steuereinheit 20 verfügt über einen digitalen Schlüssel kr2. Die Verschlüsselung der Transferdaten TD ist mit dem Klammerzusatz (krl) bzw. (kr2) angedeutet.

Die Verarbeitungsstufe 30 enthält vorzugsweise eine integrierte Schnittstelle für die Übertragung von Transferdaten TD an die Speichereinheit Sl. Die Speichereinheit 20 hingegen sendet ver schlüsselte Daten S_sen(kr2) und D_p2(kr2) zunächst an eine separate Datenschnittstelle 42. Diese Datenschnittstelle 42 er möglicht den Zugang zu einer Telekommunikationsverbindung (z.B. Mobilfunk), um die Steuereinheit 20 mit dem Register 40 daten technisch zu verbinden. Parallel sendet die Steuereinheit 20 die Signale S_sen als nicht-verschlüsselte Eingangsdaten D_ein an die Datenverarbeitungsvorrichtung 26.

Das verteilte Register 40 bildet eine Art Datennetzwerk mit einer begrenzten Anzahl autorisierter Teilnehmer bzw. techni scher Module für Datentransaktionen und/oder Zugriff auf be reits im Register 40 aufgezeichnete Datentransaktionen. Im vor liegenden Beispiel sind vorzugsweise die beiden Module Steuer einheit 20 und Verarbeitungsstufe 30 jeweils für Datentransak tionen autorisiert. Das technische Modul 44 hat vorzugsweise lediglich die Berechtigung für einen Lesezugriff auf den Daten inhalt der Speichereinheiten Sl, S2. Für ihre Autorisierung innerhalb des Datennetzwerkes bzw. des Registers 40 verfügen die Module 20, 30, 44 vorzugsweise jeweils über ein entspre chendes digitales Zertifikat.

Das Modul 44 ist insbesondere einer autorisierten Institution zugeordnet, welche die Aufgabe hat, die im Register 40 enthal tene Dokumentation emittierter Stoffmengen Em zu überprüfen. Dabei kann in dem Modul 44 auch ein Vergleich mit dem vorbe stimmten Grenzwert W_gr durchgeführt werden. Hierdurch kann von einer neutralen Instanz zuverlässig überprüft werden, ob der vorbestimmte Grenzwert W_gr eingehalten wird.

Das Modul 44 greift mittels eines Datennetzwerkes 46 (z.B. In ternet) auf das Register 40 und den aufgezeichneten Dateninhalt der Speichereinheiten Sl, S2 zu.